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改訂 2015-3-1
RaspberryPi model B 用 DAC 基板
IrBerryDAC
■概要
RaspberryPi という小型の Linux 基板と組み合わせて使う DAC 基板です. RaspberryPi から I2S デジタ
ルオーディオ信号を出力し,DAC 基板でアナログ音声へ変換します. DAC-IC には,音に定評のある米
Texas Instruments 社の Burr-Brown ブランドの DAC デバイスの中から,新しい世代の PCM5102A という
チップを選択しました.
PIC マイコンを搭載し,赤外線リモコン信号を受信して RaspberryPi 上で動作するソフトウェアをコントロ
ールします. ソフトウェアソースコードは PIC 用ソフトも RaspberryPi の内部で動作する操作用ソフトもイ
ンターネット上で公開し,自由に改変することができます.
応用例として,I2C 接続の有機 EL ディスプレイや LCD を接続して再生中の楽曲名など表示させることも
できます. 回路図からソフトウェアまで全てオープンな環境で,自作・ハイレゾ・ネットワーク・オーディオ
を楽しんでもらえれば幸いです.
■ 注意事項 ■
本キットを使って生じた火災・感電・火傷など,利用者にいかなる損害・被害が生じても,当方は一切の
責任を負いません.ユーザーご自身の責任においてご利用いただきますようお願いいたします.また,
回路図,基板,ソフトウェア,本マニュアル,ブログ内情報等は著作権を放棄していませんので,一部・
全部を問わず無断で流用・転載することはできません.
■RaspberryPi 対応表
※ Model B / A の P5 ヘッダ(空きの 8Pin)があるかどうかチェックしてください. Model A を使うには
USB-LAN 変換が別途必要になります.
■接続のイメージ図
Model B rev1
Model B rev2
Model A
RPi 2 Model B
Model A+
Model B+
■基板の接続方法
RaspberryPi の P5 へ 8pin の
ピンヘッダをハンダ付けします.
このように P1 ヘッダの 1pin 側へ合わ
せて IrBerryDAC 基板を載せます.
AUDIO-OUT 端子 : RCA ジャック
DC-IN 端子 : +5V 電源 (RaspberryPi の microUSB 端子への 5V給電でも動作します)
RaspberryPi の Ethernetポートへ LAN を接続する
■システム全体の構成図
■スタンドアローン時の構成図
Ethernet HubRouter
NAS
LAN
LAN
LAN
IrBerryDACvolumioRaspberryPi
アンプ
リモコン
SD
Analog
赤外線
操作デバイスMPD クライアントPC , mac ,スマホ
Internetwebradio
IrBerryDACvolumioRaspberryPi
アンプ
リモコン
SD
Analog
赤外線
操作デバイス
音楽データ
音楽データ
USB
■DAC-IC [ PCM5201A ] のスペック
サンプリング周波数 8k-384kHz
ビット深度 16,24,32bit
S/N比 112dB
ダイナミックレンジ 112dB
THD+N -93dB
出力電圧 2.1Vrms
オートミュート回路が入っているため,RaspberryPi の I2S 出力が止まると同時に出力がミュート
され,不快なポップノイズを抑制しています. 電源 ON/OFF時もポップノイズは皆無です.
■デジタルフィルタ選択
DAC に内蔵されているデジタルフィルタの特性は 2種類あります.
リモコンから切替可能です. LOW-LTC LED 点灯=低レイテンシ
FILT NORMAL 従来型 FIR直線位相フィルタ
FILT LOW-LTC プリリンギングレスフィルタ
■IR リモコン
DAC 基板に搭載した PIC マイコンで IR リモコンの受信処理を行い,RaspberryPi には殆ど負荷を
かけない仕組みにしています. Apple Remote というリモコン から PLAY,PAUSE,STOP,NEXT,
PREV,VOL-UP,VOL-DOWN が可能です.
ボリュームは,volumio の設定でミキサータイプを「Software」にして、一度 RaspberryPi をリブート
することで機能するようになります.
※ペアリングにも対応しています. 旧タイプの白いプラスチックモデルにも対応.
ペアリング MENU + 右 6秒長押し
ペアリング解除 MENU + 左 6秒長押し
FILT NORMAL MENU + 下 6秒長押し(プラスチックモデル用)
FILT LOW-LTC MENU + 上 6秒長押し(プラスチックモデル用)
FILTER
Vol-UP
Play/Pause
PREV
Vol-DOWN
NEXT
STOP
■ハードウェア構成
P1 header
RPi P1 header PIC PORT ASSIGN
1 - 3.3V
2 - 5V
3 RB1/SDA1 NO USE
4 - 5V
5 RB4/SCL1 NO USE
6 - GND
7 RA4 STOP
8 RA3/RX PREV
9 - GND
10 RA1/TX PLAY
11 RA0 VOL-UP
12 RA7 NEXT
13 RA6 VOL-DOWN
14 - GND
PCM5102A32bit
384kHzDAC
PCM5102A32bit
384kHzDAC
Micro ControllerMicro Controller
Pre Amp/ Power Amp
IR SensorIR Sensor
5V IN
P1 header GPIOP1 header GPIO
P5 header I2SP5 header I2S LPFLPF
Low NoiseLDO
Low NoiseLDO
Low NoiseLDO
Low NoiseLDO
RaspberryPi
CPU
RaspberryPi
CPU
Digital Analog
RaspberryPirev2
IrberryDAC
Apple Remote
こちらから電源を供給すると,太い配線が使え電源が安定します.
P5 header
RPi P5 header I2S
1 5V
2 3.3V
3 BCK
4 LRCK
5 NC
6 DATA
7 GND
8 GND
ext. I2S port
J5 EXT I2S コメント
1, 3, 5, 7, 9 GND
2 MCK 128fs, 192fs, 256fs, etc.
4 BCK Bit Clock
6 LRCK L/R Clock
8 DIN DATA
0 3.3V-OUT 50mA max.
※外部 I2S入力端子は,WAVE IO の I2S 出力に合わせたピン配列にしています.
PIC Writer port
J6 PICkit3
1 MCLR/Vpp
2 VDD
3 VSS
4 ICSPDAT
5 ICSPCLK
■ソフトウェア構成
現在はGPIO のみで制御しています. H/Wとして I2C および
UART を接続していますので,応用して使うのも良いでしょう.
mpd_ctrl.py は,mpc というコンソールタイプの MPD クライアントソフ
トウェア経由で MPD をコントロールしています.
PIC マイコンの Firmware は PICkit3 もしくは ICD3 を下のように接
続して書き換えます. PICkit2 は使えません.
PIC16F1827Micro Controller
C programmingfirmware
IR ReceiveTimerI/O
PIC16F1827Micro Controller
C programmingfirmware
IR ReceiveTimerI/O
MPD MPD
GPIO mpd_ctrl.py
python script daemon
GPIO in/out mpc control
system control
mpd_ctrl.py python script daemon
GPIO in/out mpc control
system control
RaspberryPirev2
IrberryDAC
mpc (MPDclient )mpc (MPDclient )
IR SensorIR Sensor
I2C
UART
OS OS
■部品表
No. シンボル 数量 値 コメント 部品例
1 C1,C2 2 2200pF フィルムコンデンサ
お好きなもの
WIMA FKP2 2200pF
2A-UPZ-222JE
2 C3,C4,C6 3 2.2uF_X7R X7R特性指定 CGJ4J2X7R0J225K125AA
3 C5,C7,C8,13,
C15,C16,C17,C18
8 0.1uF_X7R X7R特性指定 CGJ3E2X7R1H104K080AA
4 C9,C10,C11,
C12,C20,C22,
C21,C23,C24
9 330u/6.3v 47-330uF/6.3v φ6.3
オーディ用 低 ESR
お好きなもの
RS80J331MDN1JT
1CUTSJ101M
5 D1,D2 2 LED 2012サイズ OSG80805C1C
6 R1,R2 2 470_1/4W 金属皮膜抵抗 REY25FY470Ω
7 R3,R4,R5,R6 4 33 2012サイズ [ 330 ]
8 R7,R9 2 1k 2012サイズ [ 102 ]
9 R8,R10 2 220 2012サイズ [ 221 ]
10 R11 1 10k 2012サイズ [ 103 ]
11 U1 1 PCM5102A DAC
12 U2 1 PIC16F1827 書込済みマイコン
13 U3,U4 2 NJM2863F ローノイズ LDO
14 U5 1 PL-IRM2161-XD1 IRセンサー
BPF:38kHz 940nm
PL-IRM2161-XD1
15 J1 1 14PIN 2列ソケット C-00169
16 J2 1 8PIN 2列ソケット C-00168
17 5V-IN
AUDIO-OUT
3 配線ターミナル 2pin TB(お好みで) TB111-2-2-U-1-1
18 PIC マイコン用 1 18PIN IC ソケット 2227MC-18-03
19 六角支柱 1 支柱 11mm 絶縁タイプ FB3-10
20 M3ビスセット 2 M3ビス L5mm M3
RaspberryPi P5 I2S 出力ヘッダ
21 P5 1 8PIN 2列ピンヘッダ C-00081
PIC マイコン書換え(開発用/必須ではありません)
22 --- 1 PICkit3 ソフト開発用です PICkit3 M-03608
23 J6 1 5PIN L 型ピンヘッダ C-01627
※黄色い網掛けは実装済み部品. 緑は付属する部品. 紫は高級 CR オプション部品.
■基板外形図
■キット付属部品一覧
PIC マイコンと赤外線センサーは静電気対策でアルミホイルに巻いております.
1
2
3
4
A B C D E F
1
2
3
4
A B C D E F
IR IN
ISP PIC
IrBerryDAC
Designed by Takazine2014-1-25
IR Remote Control DAC For Raspberry Pi
DC+5V IN
WAVE IO I2S IN
P5
P1
ExtentionI2C-BUS
Lch
Rch
+5V
RA21
RA32
RA43
VSS5
RB06
VDD14
RA615
RA716
RA017
RA118
RA5/MCLR4
RB1/SDA7
RB2/RX8
RB39
RB4/SCL10
RB5/TX11
RB7/ICDDAT13
RB6/ICDCLK12
PIC16F1827U21 23 45 67 89 10
11 1213 14
CN-14P
J1
123
IR-Receive
U5
10kR11
0.1u_X7RC18
GND
+3.3V_A
+3.3V_D
330u_6.3vC9
330u_6.3vC10
330u_6.3v
C12
330u_6.3v
C11
330u_6.3v
C20
330u_6.3v
C21
330u_6.3v
C22
GND
470_1/4WR1
+5V+3.3V_A
+3.3V_A
+3.3V_D
CPVDD1
CAPP2
CPGND3
CAPM4
VNEG5
OUTL6
OUTR7
AVDD8
AGND9
DEMP10
FLT11
SCK12
BCK13
DIN14
LRCK15
FMT16
XSMT17
LDOO18
DGND19
DVDD20
PCM5102AU112345678
CN-8PJ2
470_1/4WR2
1kR7
2200pC1
2200pC2
0.1u_X7RC5
0.1u_X7RC7
0.1u_X7R
C8
330u_6.3v
C24
330u_6.3v
C23
0.1u_X7RC16
0.1u_X7RC17
CTL
1
GN
D2
Nois
3Vout
4
Vin
5
NJM2863F
U4
CTL
1
GN
D2
Nois
3Vout
4
Vin
5
NJM2863F
U3
+3.3V_D
0.1u_X7R
C13
0.1u_X7R
C15
12345
CN-5P
J6
LED
D1
220
R8
1kR9
2.2u_X7RC6
2.2u_X7R
C4
2.2u_X7R
C3
1234
CN-4P
1 23 45 67 89 10
CN-10PI2S
GND
12
CN-2P
J0
12
CN-2P
J3
12
CN-2P
J4
220
R10
LED
D2
10R3
10R4
10R5
10R6
IRout
+3.3vGND
VOL+VOL-
PREVPLAYNEXT
+3.3vSDASCLSTOP
GND
GND+3.3v
MCLR+3.3vGNDISPDISPC
+3.3v
DOUT
FSCLK
SDASCL